JP4840530B2 - 焼結機の焼結原料層厚制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄鉱石を焼成して焼結鉱を生成する焼結機の焼結原料層厚制御方法及び装置に関する。

焼結工場では、鉄鉱石・粉コークス・石灰石等の焼結原料を焼結機のパレットにドラムフィーダを用いて装入し、この焼結原料に点火炉で点火し、パレット下方の風箱から主排風機によって吸引を行って焼結鉱を生成する。ドラムフィーダへの焼結原料を貯留するホッパーの排出部には、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートが設けられており、この分割ゲートのゲート開度を調整することで、生成される焼結鉱の強度・粒度が均質になるように、装入原料層厚制御を行っている。

このような焼結原料層厚制御としては、例えばカットオフプレートの直前に焼結原料の層厚を検出する検出器を配置し、焼結機の起動時および焼結原料の装入層厚が一定の層厚範囲を超えた場合に、起動時のパターンテーブルおよび層厚異常時のパターンテーブルを内蔵したドラムフィーダ回転数パターン発生部からの指令に基づき、焼結原料を切り出すドラムフィーダの回転数、ドラムフィーダの切り出し部に配設した切り出し用のゲートの開度を操作して装入層厚を所定の厚みになるように制御するようにしたドワイトロイド式焼結機の装入層厚制御方法及び装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２４３７２５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された従来例にあっては、焼結機のパレット上に形成された焼結原料の装入層厚を点火炉の上流側のカットオフゲートの手前側で検出器によって検出し、検出した装入層厚に基づいて装入層厚を所定の厚みになるように制御しているので、装入層厚を検出する検出器を通過した焼結原料が点火され、主排風機により吸引されると装入された焼結原料の密度が小さければ装入層厚が一定であっても、その部分だけレベルが落ち込むことになってしまい装入層厚を一定にしているとは言えないという未解決の課題がある。さらに、原料装入機器であるドラムフィーダの回転数及び焼結機のパレットの搬送速度が変化した場合、目標層厚への到達に遅れが生じてしまうという未解決の課題もある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、点火炉の前後の装入層厚を検出することにより、焼結機入側の焼結原料の装入層厚を適正に制御することができる焼結機の焼結原料層厚制御方法及び装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御方法であって、前記パレット上の焼結原料の点火炉前後における点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルを検出し、前記パレットのパレット搬送速度及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出し、前記点火炉入側層厚レベルに基づく前記分割ゲートに対するゲート開度基準値と、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度に基づく第１の開度補正値と、前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に基づく第２の開度補正値とに基づいて前記分割ゲートに対するゲート開度指令値を求めることを特徴としている。

本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、前記点火炉入側層厚レベルを、原料層厚の幅方向に所定間隔を保って複数配設された点火炉入側層厚レベル計によって検出し、前記ゲート開度基準値を、レベル設定値から前記点火炉入側で検出された点火炉入側焼結原料層厚レベルを減算した値に、前記レベル計の間隔と、前記ドラムフィーダの装入部から前記点火炉入側層厚レベル計までの距離と原料嵩密度とを乗算して算出することを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、前記第２の開度補正値を、点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に、装入量影響補正パラメータを乗じて算出することを特徴としている。
また、本発明の一の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御方法であって、前記パレット上の焼結原料の点火炉前後における点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルを検出し、前記パレットのパレット搬送速度及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出し、前記点火炉入側層厚レベルと、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対する装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値を求め、さらに前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量と前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいてゲート開度補正値を求め、前記基本ゲート開度指令値を前記ゲート開度補正値で補正してゲート開度指令値を求めることを特徴としている。

本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、前記点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルの検出が、点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルをレーザ距離計により行われることを特徴としている。
また、本発明の一の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御装置は、焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御装置であって、前記パレット上の焼結原料の点火炉前後において原料層厚レベルを検出する点火炉入側層厚レベル計及び点火炉出側層厚レベル計と、前記パレットのパレット搬送速度を検出する搬送速度検出器及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出する回転速度検出器と、前記点火炉入側層厚レベルと、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対する装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値を算出する基本ゲート開度指令値演算部と、前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量と前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいてゲート開度補正値を算出するゲート開度補正値演算部と、前記基本ゲート開度指令値及び前記ゲート開度補正値に基づいてゲート開度指令値を演算するゲート開度指令値演算部とを備えたことを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御装置は、前記点火炉入側層厚レベル計が点火炉入側層厚レベルを検出するレーザ距離計であり、点火炉出側層厚レベル計が点火炉出側層厚レベルを検出するレーザ距離計であることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御装置は、前記レーザ距離計は、幅方向に所定間隔を保って配設された複数の首振り式レーザ距離計で構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、点火・吸引開始時の焼結原料層厚の減少分とパレット搬送速度及びドラムフィーダのフィーダ回転速度の変動による装入層厚変動とを考慮したゲート開度指令値で分割ゲートのゲート開度を適正に制御することができ、これにより焼結機入側の焼結原料の層厚を目標値に制御することができる。

本発明の焼結機の焼結原料層厚制御方法の一実施形態を示す焼結機入側の斜視図である。 図１における分割ゲートのゲート開度を制御する制御装置の一例を示すブロック図である。 制御装置の他の例を示すブロック図である。 本発明に適用し得るレーザ距離計を示す正面図である。 レーザ距離計の測定原理を示す説明図である。 層厚検出原理を示す説明図である。 幅方向の層厚プロフィールを示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、焼結機における焼結原料装入部を示したものであり、焼結原料はパレット１によって同図の矢印方向に搬送される。この矢印方向と交差する方向を焼結機の幅方向と定義する。パレット１には、焼結原料を貯留するホッパー２から切出された焼結原料がドラムフィーダ３によって、パレット１上に装入され焼結原料装入層を形成する。ホッパー２の排出部であるドラムフィーダ３の装入部には、焼結機の幅方向に計７個の分割ゲート４が等間隔に配設されている。

これら分割ゲート４のゲート開度は個別に設けたアクチュエータ５によって調節され、これらアクチュエータ５が後述する制御装置からのゲート開度指令値によって、夫々の分割ゲート４のゲート開度を調整することで、該当する部位の焼結原料の切出し量を増減制御することができる。なお、ドラムフィーダ２の排出部には、図示しないカットオフプレートが配設されている。このカットオフプレートは、所謂均し板であり、焼結原料の層厚方向に余剰な部分を不足の部分に補って、層厚を一様にするものである。

ドラムフィーダ３の焼結原料搬送方向における所定距離下流側には、焼結原料に上方から点火する点火炉６が設けられている。この点火炉６で焼結原料に点火し、パレット１下の風箱から図示しない主排風機で吸引することで焼結工程が開始される。
本実施形態では、この点火炉６の入側に、パレット１の上面から所定距離離れて計６個の焼結原料装入層の表面までの距離を検出して入側焼結原料層厚レベルＬｖ１を検出する例えば超音波距離計等で構成される点火炉入側層厚レベル計７を焼結機の幅方向に等間隔に配設し、点火炉６の出側にも、パレット１の上面から所定距離離れて計６個の焼結原料装入層の表面までの距離を検出して出側焼結原料層厚レベルＬｖ２を検出する点火炉入側層厚レベル計７と同様の出側層厚レベル計８を焼結機の幅方向に等間隔に配設している。

また、各分割ゲート４のアクチュエータ５を制御する制御装置１１は、図２に示すように、前述した点火炉入側層厚レベル計７で検出した入側焼結原料層厚レベルＬｖ１及び点火炉出側層厚レベル計８で検出した出側焼結原料層厚レベルＬｖ２が入力されている。また、制御装置１１には、焼結機の搬送速度すなわちパレット搬送速度Ｐｓを検出する搬送速度検出器１２及びドラムフィーダ３のフィーダ回転速度Ｄｄを検出する回転速度検出器１３が接続され、これら検出器１２及び１３で検出されたパレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄが入力されている。
この制御装置１１は、入力される入側焼結原料層厚レベルＬｖ１及び出側焼結原料層厚レベルＬｖ２とパレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄとに基づいて下記（１）式の演算を行って分割ゲート４のアクチュエータ５に対するｔ秒後のゲート開度指令値Ｇｏ(t)を演算する。

Ｇｏ(t)＝α[(S−Lv1(t)）L1・L2・Ds＋ａ｛β(1−1／Ps)−γ(1−Dd)｝
＋ｂ(Lv1(t)−Lv2(t+T)）L3・L4・Ds＋ａ｛β(1−1／Ps)−γ(1−Dd)｝]
………………（１）
α：質量−ゲート開度変換係数〔％／ｋｇ〕
Ｓ：レベル設定値〔ｍ〕
Ｌｖ１(t)：ｔ秒後のレベル測定値〔ｍ〕
Ｌ１：点火炉前の各点火炉入側層厚レベル計間隔〔ｍ〕
Ｌ２：装入部から点火炉前設置の点火炉入側層厚レベル計までの距離〔ｍ〕
Ｌｖ２(t+T)：点火・吸引開始時の焼結原料層厚レベル
Ｌ３：点火炉後設置の各レベル計間隔〔ｍ〕
Ｌ４：点火炉前設置の点火炉入側層厚レベル計から点火炉後設置の点火炉出側層厚レベル計までの距離〔ｍ〕 ｂ： 装入量影響補正パラメータ

Ｄｓ：原料嵩密度〔ｋｇ／ｍ^３〕
Ｐｓ：パレット搬送速度〔ｍ／ｓ〕
Ｄｄはドラムフィーダ回転速度〔ｍｉｎ^−１〕
ａ：重み付けパラメータ
β：開度変換係数〔％／ｍ／ｓ〕
γは開度変換係数〔％／ｍ／ｓ〕
この（１）式における右辺の〔 〕内の第１項は、点火炉入側層厚レベル計７で検出された点火炉入側、つまり点火・吸引開始前の焼結原料層厚レベルＬｖ１とレベル設定値Ｓとの差から求められる焼結原料層質量誤差であり、この点火炉入側の焼結原料層質量誤差が分割ゲート３のゲート開度基準値となる。

また、（１）式における右辺の〔 〕内の第２及び第４項は、パレット搬送速度Ｐｓとフィーダ回転速度Ｄｄとに基づいてパレット１上に装入される焼結原料における装入量の変動の影響を補正する第１の開度補正値となる。つまり、第２項は、基準開度Ｇｂ(t)導出における焼結機速度・ドラムシュート回転数の影響を考慮した項であり、第４項は、補正開度Ｇａ(t)導出における焼結機速度・ドラムシュート回転数の影響を考慮した項である。

さらに、（１）式における右辺の〔 〕内の第３項は、点火炉入側層厚レベル計７で検出された点火炉入側、つまり点火・吸引開始前の焼結原料層厚レベルＬｖ１と点火炉出側層厚レベル計８で検出された点火炉出側、つまり点火・吸引開始時の焼結原料層厚レベルＬｖ２の差に、点火・吸引開始前焼結原料嵩密度Ｄｓ及び装入量影響補正パラメータｂの積値、即ち点火・吸引開始時原料嵩密度Ｄｓ’を乗じた焼結原料層質量誤差であり、この点火炉出側焼結原料層質量誤差が分割ゲート４の第２の開度補正値となる。つまり、焼結原料の点火／吸引開始により焼結原料の密度が増大し、それに伴って嵩が目減りするので、この嵩目減り量を求め、その分だけ、ゲート開度基準値を補正する。

そして、上記（１）式に従って演算されたゲート開度指令値Ｇｏ(t)に基づいて各分割ゲート４のアクチュエータ５を制御することにより、パレット１上の装入部で装入される焼結原料を適正に制御することができる。
すなわち、本実施形態の焼結機の焼結原料層厚制御方法によれば、点火炉入側層厚レベルＬｖ１に基づく分割ゲート４に対するゲート開度基準値と、パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度に基づく第１の開度補正値と、点火炉入側で検出された焼結原料層厚レベルＬｖ１と点火炉出側で検出された焼結原料層厚レベルＬｖ２から求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に基づく第２の開度補正値とに基づいて分割ゲート４に対するゲート開度指令値Ｇｏ(t)を算出するようにしている。

このため、点火・吸引開始時の焼結原料層の減少分とパレット搬送速度及びドラムフィーダのフィーダ回転速度の変動による装入層厚変動とを考慮したゲート開度指令値とすることができ、このゲート開度指令値を分割ゲート４のアクチュエータ５に適正にフィードバックすることができ、これにより焼結機入側の焼結原料の層厚を適正に制御することができる。

また、入側焼結原料層厚レベルを検出する層厚レベル計が原料層厚の幅方向に所定間隔を保って複数配設され、前記ゲート開度基準値は、レベル設定値から前記点火炉入側で検出された点火炉入側焼結原料層厚レベルを減算した値に、前記レベル計間隔と、前記ドラムフィーダの装入部からレベル計までの距離と原料嵩密度とを乗算して算出するので、点炉入側の焼結原料層質量誤差を正確に求めることができる。
さらに、点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に、装入量影響パラメータを乗じて第２の開度補正値を算出するので、点火・吸引開始時の焼結原料層の減少分を質量として適正にフィードバックすることが可能となる。

さらに、基本ゲート開度指令値Ｇｂ(t)とゲート開度補正値Ｇａ(t)との夫々に、パレット搬送速度及びドラムフィーダのフィーダ回転速度の変動による装入層厚変動とを考慮した第１の開度補正値を加えているので、装入層厚変動の影響を受けることなく、装入時の焼結原料層厚を正確に制御することができる。
因みに、各分割ゲート４のアクチュエータ５を、点火炉６の入側に配設された点火炉入側層厚レベル計７で検出した入側焼結原料層厚レベルＬｖ１のみによって制御して、分割ゲート４のゲート開度を調整する場合には、下記（２）式に基づいてゲート開度指令値Ｇｏ′(t)を算出することになる。
Ｇｏ′(t)＝α（Ｓ−Ｌｖ１(t)）Ｌ１・Ｌ２・Ｄｓ …………（２）

この（２）式では、点火炉６の入側の入側焼結原料層厚レベルＬｖ１及びレベル設定値Ｓの偏差と原料嵩密度Ｄｓとによってゲート開度指令値Ｇｏ′(t)を算出するので、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄが一定である場合には、点火炉６の入側における焼結原料層厚レベルを一定にすることが可能であるが、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄの少なくとも一方が変化してパレット１上に装入される焼結原料装入量が変動した場合には、点火炉６の入側の入側焼結原料層厚レベルＬｖ１を一定に制御することはできない。

このため、下記（３）式に示すように、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄに基づいてパレット１への焼結原料の装入量変動を考慮したゲート開度指令値Ｇｏ″(t)を演算することにより、点火炉６の入側の入側焼結原料層厚レベルＬｖ１を一定にすることが可能となる。
Ｇｏ″(t)＝α（Ｓ−Ｌｖ１(t)）Ｌ１・Ｌ２・Ｄｓ
＋ａ｛β（１−１／Ｐｓ）−γ（１−Ｄｄ）｝…………（３）
この（３）式によって点火炉６の入側における入側焼結原料層厚レベルＬｖ１を一定にすることはできるが、点火炉６で焼結原料に点火し、パレット１の下側から図示しない風箱を介して主排風機で吸引することにより焼結工程を開始したときの点火炉６の出側における出側焼結原料層厚レベル変化を考慮していないので、焼結工程の開始時の焼結原料層厚の変化によって焼結時間が異なることになり、焼結鉱の焼結強度に影響を与えることが知見された。

そこで、本実施形態では、前述した（１）式に従って分割ゲート４のアクチュエータ５に対するゲート開度指令値Ｇｏ(t)を演算するので、点火炉６の出側における出側焼結原料層厚レベルＬｖ２を考慮することにより、の焼結工程の開示時の焼結原料層厚レベルを一定に制御することが可能となり、焼結時間が変動することなく、焼結鉱の焼結強度を一定に維持することができる。しかも、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄを考慮してパレット１へ装入される焼結原料の装入量変動の影響も考慮したので、焼結工程開始時の焼結原料層厚レベルをより適正に維持することができる。

ここで、制御装置１１は、例えば図２に示すように、前記（１）式における〔 〕内の第１項の演算を行うゲート開度基準値演算回路２１と、前記（１）式における〔 〕内の第２項及び第４項の演算を行う第１の補正値演算回路２２と、前記（１）式における〔 〕内の第３項の演算を行う第２の補正値演算回２３とを備えている。
具体的には、ゲート開度基準値演算回路２１では、点火炉入側層厚レベル計７で検出した入側焼結原料層厚レベルＬｖ１に基づいて下記（４）式の演算を行って、点火・吸引開始前の焼結原料層厚レベルＬｖ１とレベル設定値Ｓとの差から求められる焼結原料層質量誤差を表すゲート開度基準値ｇｂ(t)を演算する。
ｇｂ(t)＝（Ｓ−Ｌｖ１(t)）Ｌ１・Ｌ２・Ｄｓ ……（４）

また、第１の補正値演算回路２２では、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄに基づいて下記（５）式の演算を行ってパレット１への焼結原料の装入量の影響を補正する第１の開度補正値ｇａ１(t)を演算する。
ｇａ１(t)＝ａ｛β（１−１／Ｐｓ）−γ（１−Ｄｄ）｝ ……（５）
さらに、第２の補正値演算回路２３では、点火炉入側層厚レベル計７で検出した入側焼結原料層厚レベルＬｖ１及び点火炉出側層厚レベル計８で検出した出側焼結原料層厚レベルＬｖ２に基づいて下記（６）式の演算を行って、点火炉出側焼結原料層質量誤差を表す第２の開度補正値ｇａ２(t)を演算する。
ｇａ２(t)＝ｂ(Ｌｖ１(t)−Ｌｖ２(t+T))Ｌ３・Ｌ４・Ｄｓ ……（６）

また、制御装置１１は、ゲート開度基準値演算回路２１から出力されるゲート開度基準値ｇｂ(t)と第１の補正値演算回路２２から出力される第１の開度補正値ｇａ１(t)とを加算して、基本ゲート開度指令値Ｇｂ(t)を算出する加算器２４と、第２の補正値演算回路２３から出力される第２の開度補正値ｇａ２(t)と第１の補正値演算回路２２から出力される第１の開度補正値ｇａ１(t)とを加算して、ゲート開度補正値Ｇａ(t)を算出する加算器２５と、加算器２４及び２５の出力Ｇｂ(t)及びＧａ(t)に基づいてゲート開度指令値Ｇｏ(t)を演算するゲート指令値演算回路２６とを備えている。
ここで、ゲート指令値演算回路２６は、下記（７）式の演算を行ってゲート開度指令値Ｇｏ(t)を演算し、演算したゲート開度指令値Ｇｏ(t)で分割ゲート４のアクチュエータ５を制御して分割ゲート４の開度を調節する。
Ｇｏ(t)＝α（Ｇｂ(t)＋Ｇａ(t)） ……（７）

このように、本実施形態の焼結機の焼結原料層厚制御方法によれば、点火炉入側層厚レベルＬｖ１に基づく分割ゲート４に対するゲート開度基準値と、パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度に基づく第１の開度補正値と、点火炉入側で検出された焼結原料層厚レベルＬｖ１と点火炉出側で検出された焼結原料層厚レベルＬｖ２から求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に基づく第２の開度補正値とに基づいて分割ゲート４に対するゲート開度指令値Ｇｏ(t)を算出するようにしている。

このため、点火・吸引開始時の焼結原料層の減少分とパレット搬送速度及びドラムフィーダのフィーダ回転速度の変動による装入層厚変動とを考慮したゲート開度指令値とすることができ、このゲート開度指令値を分割ゲート４のアクチュエータ５に適正にフィードバックすることができ、これにより焼結機入側の焼結原料の層厚を適正に制御することができる。

また、入側焼結原料層厚レベルを検出する点火炉入側層厚レベル計７が原料層厚の幅方向に所定間隔を保って複数配設され、前記ゲート開度基準値は、レベル設定値から前記点火炉入側で検出された点火炉入側焼結原料層厚レベルを減算した値に、前記レベル計間隔と、前記ドラムフィーダの装入部からレベル計までの距離と原料嵩密度とを乗算して算出するので、点炉入側の焼結原料層質量誤差を正確に求めることができる。

さらに、点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に、装入量影響パラメータを乗じて第２の開度補正値を算出するので、点火・吸引開始時の焼結原料層の減少分を質量として適正にフィードバックすることが可能となる。
さらに、基本ゲート開度指令値Ｇｂ(t)とゲート開度補正値Ｇａ(t)との夫々に、パレット搬送速度及びドラムフィーダのフィーダ回転速度の変動による装入層厚変動とを考慮した第１の開度補正値を加えているので、装入層厚変動の影響を受けることなく、装入時の焼結原料層厚を正確に制御することができる。

なお、上記実施形態においては、制御装置１１をゲート基準値演算回路２５、第１の補正値演算回路２２、第２の補正値演算回路２３、加算器２４，２５及びゲート指令値演算回路２６で構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図３に示すように構成するようにしてもよい。すなわち、前述したゲート基準値演算回路２１と第１の補正値演算回路２２と加算器２４とを一体化して基本ゲート開度指令値演算回路３１を構成するともに、第２の補正値演算回路２３と第１の補正値演算回路２２と加算器２５とを一体化してゲート開度補正値演算回路３２を構成し、基本ゲート開度指令値演算回路３１から出力される基本ゲート開度指令値Ｇｂ(t)及びゲート開度補正値演算回路３２から出力されるゲート開度補正値Ｇａ(t)をゲート指令値演算回路２６に供給するようにしてもよい。

この場合、基本ゲート開度指令値演算回路３１では、入側焼結原料層厚レベルＬｖ１、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄに基づいて下記（８）式の演算を行って装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値Ｇｂ(t)を演算する。
Ｇｂ(t)＝（Ｓ−Ｌｖ１(t)）Ｌ１・Ｌ２・Ｄｓ
＋ａ｛β（１−１／Ｐｓ）−γ（１−Ｄｄ）｝…………（８）
ゲート開度補正値演算回路３２では、入側焼結原料層厚レベルＬｖ１、出側焼結原料層厚レベルＬｖ２、パレット搬送速度Ｐｓ及びフィーダ回転速度Ｄｄに基づいて下記（９）式の演算を行ってｔ秒後のゲート開度補正値Ｇａ(t)を演算する。
Ｇａ(t)＝ｂ(Ｌｖ１(t)−Ｌｖ２(t+T))Ｌ３・Ｌ４・Ｄｓ
＋ａ｛β（１−１／Ｐｓ）−γ（１−Ｄｄ） …………（９）

また、上記実施形態においては、入側層厚レベル計７及び出側層厚レベル計８として超音波距離計を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図４に示すレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５を適用することができる。
ここで、レーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５としては、固定点で首振り式に走査するようにしている。首振り式とは、固定位置に設置したレーザ距離計を幅方向断面内で回動させて、レーザ光の投射位置をかえながら、線上に走査する方式であり、この方式のレーザ距離計を首振り式レーザ距離計と称する。この首振り式レーザ距離計は、固定位置で回動するだけであるため、装置駆動系への負荷が小さく耐久的に非常に有利となる。さらに、幅方向の区間を分割して複数のレーザ距離計を同調させて、固定点で首振り式に走査することも可能である。１つのレーザ距離計で首振りさせる場合、焼結機パレット１の全幅を走査させるには、レーザ距離計を焼結機上方の高い位置に設置することが必要となる。その理由は、低い位置からレーザ光を投射すると、装入原料の形成する斜面の角度により、レーザ光の当たらない影の部分を生じ、測定不能となる箇所が生じるためである。

この原理を、図５を用いて説明する。図５（ａ）はレーザ距離計ＬＤで低い位置からレーザ光を投射する状況である。焼結原料４２の安息角は最大５０°程度であるため、この場合は、黒く示す位置が測定不可能領域４３となる。測定不可能領域４３をなくすためには、それ以上の俯角（例えば６０°以上の俯角）の範囲で測定する必要があり、そのためには、図５（ｂ）に示すように、レーザ距離計ＬＤの設置位置は高い位置が必要となる。特にサイドウォール部は原料が高角の斜面を作る機会が多いので、レーザ光の俯角を大きくとるために、レーザ距離計ＬＤをサイドウォールの直上に近い位置に配置するのが好ましい。

設備の都合上、このような高い位置への設置が困難な場合、焼結機パレット１の幅方向区間を分割して、複数台のレーザ距離計ＬＤで首振り式に走査するのであれば、設置位置をより低くすることが可能である。焼結原料面からのレーザ距離計ＬＤの高さは、レーザ光の俯角を大きく取り、且つレーザ距離計ＬＤの測定レンジの制限に応じて０．８〜４．５ｍ、望むらくは０．８〜２ｍに設置することが望ましい。複数台で走査する場合は、レーザ距離計ＬＤの回動動作を同調させ、短時間で全て幅方向区間を一度に走査することにより、走査時間中の焼結機パレット進行距離を極短い距離にすることができ、実質的にパレット進行によるズレを無視することができる。１回の走査に要する時間は短い方が良く、現実的には１０秒以下が望ましい。

レーザ距離計ＬＤによる距離測定では、投射光に対し、検出する反射光の侵入角度変化から距離を測定するので、レーザ距離計を原料表面に近い低位置に設置すると、侵入角度変化を大きく検出するから、距離微小変化による角度変化を検出しやすくなり、距離測定の精度向上効果も得られる。
このため、図４に示すように、焼結機パレット１の装入層の上方位置に幅方向に延長して架構４５を配設し、この架構４５の前後面の一方例えば後面に回動機構としてのレーザヘッドＬＨ１〜ＬＨ５にレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５を装着し、レーザヘッドＬＨ１〜ＬＨ５を距離計制御装置４７で所定の角度範囲で同期して回動させる。

この所定角度範囲は、隣接するレーザ距離計ＬＤｊ（ｊ＝１〜４）及びＬＤｊ＋１において、それらの中間位置の装入層上でオーバーラップするように選定されている。このように、複数のレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５を首振り式に回動させると、レーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５が固定位置で回動するだけであるため、装置駆動系への負荷が小さく耐久性的に非常に有利となる。さらに、複数のレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５を同期回動させて首振り式に走査することにより１回の走査で、装入層の幅方向の全域の層厚を測定することが可能となる。この場合、隣接するレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５では、例えば回動開始位置の角度を回動範囲の一方側の最大角度に全て揃えることにより、隣接する一方のレーザ距離計から出射されたレーザ光が隣接する他方のレーザ距離計に入射されることを確実に阻止することが好ましい。

このレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５を使用する場合には、その高い収束性から測定個所を数ｍｍのスポットに限定できるため、位置を特定して測定することができる。このレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５を焼結機パレット１の幅方向に走査して装入層の層厚を測定することで、幅方向の各々の位置で正確に測定した層厚のプロフィールを作成することが可能となる。
このように、複数のレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５で首振り式に走査する場合には、装入層９の上面からの高さは、レーザ光の俯角を大きく取り、且つ距離計の測定レンジの制限に応じて０．８〜４．５ｍ、望むらくは０．８〜２ｍに設置することが望ましい。
また、複数台で走査する場合は、レーザ距離計の回動動作を同調させ、短時間で全ての区間を一度に走査することにより、走査時間中のパレット進行距離を極短い距離にすることができ、実質的にパレット進行によるズレを無視することができる。１回の走査に要する時間は短い方が良く、現実的には１０秒以下が望ましい。

ここで、レーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５で検出した計測した距離Ｌ１〜Ｌ５と、そのときのレーザヘッドＬＨ１〜ＬＨ５の回動中心を通る垂線に対する回動角θ１〜θ５とが前述した距離計制御装置４７に供給されて、この距離計制御装置４７で下記（１０）式及び（１１）式の演算を行って幅方向の計測位置Ｗｋ（ｋ＝１〜５）及び原料装厚Ｈｋを算出する。
Ｗｋ＝ＷＢｋ＋Ｌｋ＊ｓｉｎθｋ …………（１０）
Ｈｋ＝ＨＬ−Ｌｋ＊ｃｏｓθｋ …………（１１）
ここで、ＷＢｋは各レーザ距離計ＬＤｋの回動中心点の幅方向の基準点となる一端から距離、Ｌｋは各レーザ距離計ＬＤｋで計測した計測距離、θｋは各レーザヘッドＬＨｋの回動中心を通る垂線に対する仰角であって前記基準点側を負値、基準点とは反対側を正値とする。また、ＨＬはレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５の計測原点すなわちレーザヘッドＬＨ１〜ＬＨ５の回動中心の焼結機パレット１の上面からの高さである。

そして、距離計制御装置４７では、算出された計測位置Ｗｋ及び原料層厚Ｈｋを対として記憶部に記憶して、幅方向の層厚のプロフィールを作成する。このとき、隣接するレーザ距離計ＬＤ１〜ＬＤ５でオーバーラップしている装入層の表面位置については、計測した幅方向位置と前回の幅方向位置との変化が少ない方の幅方向位置Ｗｋ及び原料層厚Ｈｋを選択する。

すなわち、図６に示すように、レーザ距離計ＬＤｊ及びＬＤｊ＋１の中間位置にレーザ距離計ＬＤｊ側で急峻な傾斜面を有し、反対側のレーザ距離計ＬＤｊ＋１側で比較的緩やかな傾斜面の突出部４８が存在する場合には、レーザ距離計ＬＤｊでは、突出部４８の頂部を含む全ての距離を計測可能であるが、レーザ距離計ＬＤｊ＋１では突出部４８の頂部を超えた部分については急峻な傾斜面をとらえることができず、遠くの平坦部の距離を測定することになり、幅方向位置Ｗｊ＋１（ｎ）及び原料層厚Ｈｊ＋１(n)に大きな誤差を生じ、前回の幅方向位置Ｗｊ＋１(n-1)に対する変化量ΔＷが急増する。このため、幅方向位置の変化量ΔＷが少ないレーザ距離計ＬＤｊの計測値による幅方向位置Ｗｊ(n)及び原料層厚Ｈｊ(n)が選択される。

このようにして、図７に示す装入層の幅方向における層厚Ｈｋの幅方向プロフィールが所定時間（例えば１０分）毎に測定され、測定された層厚Ｈｋの幅方向プロフィールが距離計制御装置４７内に設けられた記憶部４７ａに順次記憶される。
そして、記憶部４７ａに記憶された層厚Ｈｋの幅方向プロフィールから各分割ゲート４に対応する幅方向領域の平均値を算出し、これを層厚レベルＬｖ１及びＬｖ２として制御装置１１に供給する。

１…パレット、２…ホッパー、３…ドラムフィーダ、４…分割ゲート、５…アクチュエータ、６…点火炉、７…入側層厚レベル計、８…出側層厚レベル計、１１…制御装置、１２…パレット搬送速度検出器、１３…フィーダ回転速度検出器、２１…ゲート開度基準値演算回路、２２…第１の補正値演算回路、２３…第２の補正値演算回路、２４，２５…加算器、２６…ゲート指令値演算回路、３１…基本ゲート開度指令値演算回路、３２…ゲート開度補正値演算回路、ＬＤ１〜ＬＤ５…レーザ距離計、ＬＨ１〜ＬＨ５…レーザヘッド、４５…架構、４７…距離計制御装置、４７ａ…記憶部

Claims (8)

1. 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御方法であって、
   前記パレット上の焼結原料の点火炉前後における点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルを検出し、
   前記パレットのパレット搬送速度及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出し、
   前記点火炉入側層厚レベルに基づく前記分割ゲートに対するゲート開度基準値と、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度に基づく第１の開度補正値と、前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に基づく第２の開度補正値とに基づいて前記分割ゲートに対するゲート開度指令値を求める
   ことを特徴とする焼結機の焼結原料層厚制御方法。
2. 前記点火炉入側層厚レベルを、原料層厚の幅方向に所定間隔を保って複数配設された点火炉入側層厚レベル計によって検出し、
   前記ゲート開度基準値を、レベル設定値から前記点火炉入側で検出された点火炉入側焼結原料層厚レベルを減算した値に、前記レベル計の間隔と、前記ドラムフィーダの装入部から前記点火炉入側層厚レベル計までの距離と原料嵩密度とを乗算して算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の焼結機の焼結原料層厚制御方法。
3. 前記第２の開度補正値を、点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に、装入量影響補正パラメータを乗じて算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結機の焼結原料層厚制御方法。
4. 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御方法であって、
   前記パレット上の焼結原料の点火炉前後における点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルを検出し、
   前記パレットのパレット搬送速度及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出し、
   前記点火炉入側層厚レベルと、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対する装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値を求め、さらに前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量と前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいてゲート開度補正値を求め、前記基本ゲート開度指令値を前記ゲート開度補正値で補正してゲート開度指令値を求める
   ことを特徴とする焼結機の焼結原料層厚制御方法。
5. 前記点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルの検出が、点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルをレーザ距離計により行われることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の焼結機の焼結原料層厚制御方法。
6. 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御装置であって、
   前記パレット上の焼結原料の点火炉前後において原料層厚レベルを検出する点火炉入側層厚レベル計及び点火炉出側層厚レベル計と、
   前記パレットのパレット搬送速度を検出する搬送速度検出器及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出する回転速度検出器と、
   前記点火炉入側層厚レベルと、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対する装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値を算出する基本ゲート開度指令値演算部と、
   前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量と前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいてゲート開度補正値を算出するゲート開度補正値演算部と、
   前記基本ゲート開度指令値及び前記ゲート開度補正値に基づいてゲート開度指令値を演算するゲート開度指令値演算部と
   を備えたことを特徴とする焼結機の焼結原料層厚制御装置。
7. 前記点火炉入側層厚レベル計が点火炉入側層厚レベルを検出するレーザ距離計であり、
   点火炉出側層厚レベル計が点火炉出側層厚レベルを検出するレーザ距離計である
   ことを特徴とする請求項６に記載の焼結機の焼結原料層厚制御装置。
8. 前記レーザ距離計は、幅方向に所定間隔を保って配設された複数の首振り式レーザ距離計で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の焼結機の焼結原料層厚制御装置。

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